增強型調頻差分混沌鍵控通信系統性能分析

呂進元

（貴州廣播電視大學，貴州 貴陽　550023）

增強型調頻差分混沌鍵控通信系統性能分析

呂進元

（貴州廣播電視大學，貴州 貴陽550023）

在通信系統內，混沌通信配備了較簡易的硬件，擁有低功耗的優勢。因此，在構建無線傳感網或者超寬帶低速通信的過程中，這類通信被看作首選。各類方案中，調頻差分設置了非相干的通信解調方式，是新型的系統。從目前來看，增強型通信系統包含了調頻差分的形態。針對通信系統，有必要解析采樣點數、信號的占空比、比特數等要素。經過綜合對比，解析了多層次的通信性能。經過驗證及仿真，歸納得出增強型新式通信流程的可行性。

增強型；調頻差分；混沌鍵控通信系統；性能分析

相比于其他通信，混沌通信擁有更高層次的安全性，且省略了載波。最近幾年，通信系統更多選取了這類方式。同時，混沌鍵控式的調頻差分通信還可拓展至更寬的頻帶，消耗了較低的總功耗。從信號初值來看，混沌信號呈現為更高的敏銳性。經過傳輸之后，很易帶來畸變。為此，還需從根本入手，提升混沌鍵控的增強型通信穩定性，確保通信的流程是穩定的。唯有如此，才能改進全方位的系統通信性能，服務于現今的通信領域進步。

1　通信系統機理

在混沌鍵控范圍內，包含了非相干及相干這樣兩類的解調方式。具體而言，相干解調設定了同步性的混沌信號；一旦遭受噪聲，將會缺失魯棒性。與之相比，非相干解調并非表現出同步性，魯棒性也很強。因此，非相干解調擁有更廣的適用空間。早期的階段內，這種方式可用來判斷比特能量。然而，在噪聲升高的狀態下，比特能量也將變換固有的閾值，由此增添了誤碼率。

解調方式設定為回歸映射，設置了可識別的混沌信號。具體在調試時，基帶將發出某一混沌信號。若要判斷參數，可借助辨別映射的方式，在接收端范圍內，重構了原有的映射。這種基礎上，判斷出信號的正負值而后即可解調基帶。這種系統擁有簡易的優勢，更加便于操控。

DCSK即差分混沌鍵控，它包含如下根本原理：針對各個比特，都包含了兩個不等的時隙。經過調制器后，解調并獲得可發送的混沌信號。在兩類信號中，分別包含信息信號及相關的參考信號。若選取了1的數值，則二者是相同的；若數值為0，那么二者反向。非相干解調的進程中，接收端也配備了標準方案。現存各類方案內，DCSK擁有最低誤碼率。相比于常見帶寬，DCSK相當于一半的速度。

2　解析系統性能

（1）系統的優勢及弊病。調頻差分式的通信系統也可選取混沌鍵控。發送混沌信號，經過調頻器來具體調節。在這個階段內，正弦波關系到恒定性的信號幅值。經過調頻之后，調制及解調都參照于基帶信號。相比于傳統的步驟，混沌鍵控配備的調頻差分通信方式可以回避不夠穩定的比特能量，同時還獲取了最近似的誤碼率。然而不應忽視，新型通信仍沒能從根本上加快傳輸，仍為一半的信息傳輸速度。

（2）改進后的通信流程。經過全面改進，創造出增強型的混沌鍵控體系。新式的思路為：調制解調都構建于回歸映射的基礎之上，由此設置了結合性的新系統。在頻率調制器范圍內，可參照的信號包含了映射函數。經過系統時，混沌信號可附加額外的時隙。通過這種方式，發送了可參照的信號。選定兩個時隙，同時發送兩比特的信號。這樣做，就在原先基礎上提升至雙倍的傳輸速度。

延時一個比特，而后調制第二個比特。在這以后，再去劃分時隙。針對給出來的符號周期，可區分兩類不相等的時隙，分別用來攜帶信息性的信號及混沌的信號。

同時，還需判斷出這時的參考信息，用于確定傳輸方向。設定映射函數時，既要注重于簡化，又不可干擾到誤碼率。如果條件準許，還可選取其余種類函數。設定零的均值，這樣即可吻合最初的信號發射條件。此外，信號還會遭受白噪聲的干擾。對此，應能選取足夠寬的信道用來傳遞，以便減低信噪比。

信息被傳輸至接收端后，需要予以解調。在這個步驟內，給出了對應著的解調運算。在相關基礎上，做出判決的根據為一半的時隙。詳細的流程為：預先緩沖一個比特的接收信號，等下一個時隙到來即可再次去解調。對于兩段時隙，經過后續的計算而后給出判決。若結果為正數，那么第一個比特可設置為1；若結果為負，則設置為零。這樣做，即可解調得出精準的比特信號。針對第二個時隙，要采納同種流程予以解調。先要發送信號，而后落實解調。

3　驗證得出的結論

混沌鍵控可設置傳輸信息時的平均功率，這種功率可以為零倍直至2倍，是不斷變化的。在這種狀態下，很難確認最優的信噪比。同時，系統也設定為0的判決門限，它并不關系到信噪比。因此最近幾年，混沌通信中的關鍵點即為調頻差分性的鍵控通信。若能改進占空比，即可改進多路徑的通信性能，提升總體的性能。

在仿真步驟中，選取了Matlab用來驗證。具體在改進后，才能判斷出增強型系統的全方位性能。白噪聲影響下，信道應能抵抗這種干擾，先期就要設置最佳的帶寬。比較可得結論：相比于傳統鍵控系統，改進后的新式混沌鍵控表現為更優的誤碼率，信噪比也接近了設定的理想狀態。采納了非相干的系統解調方式，附加并且傳輸了比特信號。在相等時隙內，可發送雙重的比特信號。經過這種改進，可抑制誤碼率且確保了安全。然而，這樣設置出來的電路卻稍顯復雜。

4　結語

在混沌通信范圍內，創造出增強型的新式通信。采納了調頻差分的特定控制方式，改善了占空比及誤碼率。經過有序調整，調頻差分式的鍵控通信也更能符合多樣的通信性能，接近理想狀態。然而從現狀看，調頻差分的增強型混沌鍵控方式仍沒能達到完善，有待持久的改進。未來的實踐中，還需繼續摸索并歸納經驗，在更大范圍內改進現有的通信性能。

［1］趙華，殷奎喜，邵建華.增強型調頻差分混沌鍵控通信系統性能分析［J］.南京師大學報（自然科學版），2012，（1）：44-47.

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［3］趙華，吳勇，殷奎喜.通用差分混沌鍵控通信系統及其性能分析［J］.通信技術，2012，（2）：79-81.

［4］武立，柏逢明，羅奇，等.改進的調頻差分混沌鍵控通信系統設計［J］.長春理工大學學報（自然科學版），2014，（4）：129-132.

［5］楊華，蔣國平，段俊毅.無信號內干擾的高效差分混沌鍵控通信方案［J］.通信學報，2015，（6）：92-97.

Analysis of Performance of Enhanced Frequency Modulated Differential Chaos Shift Keying Communication System

LV Jin-yuan
（Guizhou Radio and TV University，Guiyang，Guizhou 550023，China）

In communication systems，the chaotic communication is equipped with a simple hardware and has the advantage of low power consumption.Therefore，in building a wireless sensor network or ultra wideband communication at low speed in the process of this type of communication is seen as a first choice.All kinds of scheme，the frequency difference set the noncoherent demodulation way of communication，which is a new type of system.For now，enhanced communication system contains the frequency difference form.In communication system，it is necessary to parse the sampling points，the signal elements duty ratio and the number of bits.After comprehensive comparison，it parses the multi-level communication performance.After verification and simulation，it concludes that enhanced the feasibility of the new communication process.

enhanced；FM difference；chaos shift keying communication system；performance analysis

TN911.25

A

2095-980X（2016）07-0064-01

2016-06-18

呂進元，主要研究方向：通信。